钨产业链生态化低碳发展模式的研究

徐盛华,张建玲

(江西理工大学经济管理学院, 江西 赣州341000)

当前我国钨产业正在加快结构调整，从钨矿过度开采向产业链均衡与延长方向转变，在这一重大转变过程中，还存在着以下一些现实问题：矿山资源危机越来越少、尾矿危害日趋严重、产业链“三废”排放总量呈上升势头、总能耗不断上升、废杂钨循环利用率较低。要解决好这些问题，必须从节能、节约资源和生态保护的角度，系统分析钨产业链及其工艺流程，完善企业组成，将物质、能量、水、技术和信息进行系统集成[1]，并进行非物质化设计[2-3]，实现钨产业链生态化低碳经济发展。

1 钨产业链系统及工艺流程分析

要构建钨产业链生态化低碳发展模式，首先必须系统地分析钨产业链及其工艺流程。

1.1 钨产业链系统分析

钨产业形成采矿、选矿、冶炼、深加工的产业链系统，如图1所示，利用采选冶过程中形成的废石和部分尾矿充填采空区，特别是尾矿的处理，一方面对尾矿中细粒矿料进行选矿，综合回收各种有价成分，对最后剩余部分充填采空区；另一方面从尾矿中分离出粗、中粒级物料，作为建筑材料。

图1 钨产业链

1.2 钨产业链生产工艺流程分析

钨产业链生产工艺流程分析,如图2所示。

2 构建钨产业链生态化低碳发展模型

我们根据钨产业链系统和钨产业链生产工艺流程,完善产业链的企业组成，将物质、能量、水、技术和信息进行系统集成，并进行非物质化设计，构建钨产业链生态化低碳发展模型，如图3所示。

图2 钨产业链生产工艺流程

图3 构建钨产业链生态化低碳发展模型

对构建钨产业链系统生态化低碳发展模型的解释：

1)企业组成。根据钨资源分布和钨产业发展现状，确定以钨的采选冶企业，围绕核心企业构建起共生企业，从而构建钨产业链生态化低碳发展的主体。

2) 系统集成。系统集成是针对构成钨产业链，以减量化、再利用、资源化为原则，通过物质集成、能量集成、水集成、技术集成和信息集成，使钨业生态化系统低碳运行。

①物质集成。从钨产业链生产工艺流程分析生产过程，采用新工艺和新技术，使生产流程朝着简单化、紧凑化、大型化、连续化和循环化的方向发展，实现物质集成，从而减少废弃物的产生与排放，用较少的钨资源投入，最大限度可持续地利用钨再生资源，使钨资源利用效率最大化、工业废物循环利用升值化、“三废”产生最小化。

②能量集成。运用以系统工程理论为指导、热力学分析为基础的能量集成技术，对目前钨产业链生产过程系统的用能状况进行诊断，发现“瓶颈”问题，采用“能量集成策略”，并考虑过程的操作、控制、安全等因素，选择与确定过程系统节能降耗改造方案，推广先进的节能和环保技术，改变能源结构，淘汰或改造资源浪费、污染严重的落后生产工艺和装备，实现能源梯级和循环利用，提高能源效率，减少二氧化碳的产生与排放。

③水集成。水的原位再生和梯级利用是实现水集成的有效方法，其核心指导思想是“全过程控制、分散和集中相结合”，水梯级利用技术主要包括厂域梯级利用技术和区域梯级利用技术，建立工序内部、厂内、产业链各企业之间多级用水循环系统，提高水的循环利用率，采用先进工艺对循环水系统的排污水及其他排水进行有效处理，使钨产业链工业废水资源化，实现钨产业链工业废水“零”排放。

④技术集成。技术集成是包括软技术和硬技术的集合。从钨产业链出发，依据生态设计的理念，把冶金高新技术、抗风险技术、废物使用和交换技术、信息技术、管理技术等集成起来，建立最小化资源和能源消耗、最少废物和污染物产生的高新技术系统，以实现钨业生态化低碳经济发展模式的要求。

⑤信息集成。建立完善的数据库和信息管理系统，包括物质流信息、能源流、废物流的信息，钨产业链上的相关企业生产信息、原材料信息、产品信息、技术信息、市场发展信息，以及法律法规信息、人才信息、相关领域的信息，形成钨业生态化低碳经济发展模式的信息支持系统。

3)非物质化设计。这是指通过小型化、轻型化、使用循环材料和部件以及提高钨产品寿命，在相同或者更少的物质基础上获取最大价值的钨产品和服务，或者在获取相同的钨产品和服务功能时，实现物质和能量的投入最小化。

4) 钨业生态化低碳产业链设计。这是指依据工业生态学的原理，对采、选、冶、加工生产单位和为之服务单位组成的完整的产业链系统，进行物质、能量和信息链接所进行的最优化组合设计或改造。

通过比照钨业生态化低碳发展模式，找出存在的差距和主要问题，下面我们通过对章源钨业股份有限公司实地调研，对其产业链情况作对比分析。

3 对章源钨业股份有限公司产业链实地调研与分析

章源钨业股份有限公司始创于2000年，是集钨的采、选、冶、加工、贸易为一体的上市民营企业。该公司拥有4座采矿权矿山、5个钨冶炼及精深加工厂，具备年产仲钨酸铵10000t、钨粉5000t、碳化钨粉4000t、硬质合金系列1500t的生产能力，并拥有日平均发电量953万kWh仙龙潭电站的能源供给基地。

3.1 章源钨业股份有限公司产业链情况

1)4座矿山。淘锡坑钨矿山的矿床属高温热液充填石英脉型黑钨矿床。采用平窿—盲竖井—盲斜井联合开拓方式开采，选矿采用手选+重选+磁选、电选、浮选等工艺进行各种有价矿种的回收与分离。日采选矿石综合能力已达到1600t。新安子的矿床属高温热液充填石英脉型钨锡矿床，采用平窿—盲竖井—盲斜井联合开拓方式开采，日采选原矿综合能力已达到1000t，选矿采用手选+重选的工艺，生产出混合精矿送淘锡坑精选厂进行精选分离。石雷钨矿矿床属高—中温热液型矿床，为黑钨矿—锡石—石英脉型。日采选原矿综合能力达到1500t，采用平窿—盲斜井联合开拓方式，选矿采用“手选+重选”生产工艺，生产出混合精矿送淘锡坑精选厂进行精选分离。天井窝矿床属内接触带含钨石英细脉带型，有待开采。已开采的3座矿山基本上没有利用废石和部分尾矿回填采空区。尾矿基本上没有利用，采矿部分离生态低碳系统开发还有较大差距。

2)精选厂。各矿区生产出混合精矿均送淘锡坑精选厂进行精选分离，淘锡坑精选厂，采用先进的降噪设备，良好的降噪建筑材料及厂房建设方式，使作业区及厂房外噪音达标。 粉尘及烟气采用集尘器集尘、废气进专设风道减速降尘，风道出口废气再进行喷雾除尘，使精选干燥产生的粉尘及烟气在处理后达标排放；磁选尾矿破碎筛分采用全封闭的方式，防止粉尘扩散。各生产工艺流程中溢流废水排入各工艺尾矿沉淀池，沉淀后再返回各生产流程中循环使用；精选生产过程生产的废水分类处理，分类净化沉淀，回水再利用。精选过程中生产的尾矿，经精选回收处理后，集中在淘锡坑尾矿库堆放，尾矿库的管理有待加强。精选厂基本做到了生态化低碳运行。

3)冶炼厂。钨冶炼厂生产线，配备国内先进的生产设备和DCS监控系统，采用高自动化程度的“振动球磨—离子交换—蒸发结晶”工艺，能生产1～80μm各种粒度和不同晶形的仲钨酸铵,金属回收率达97.5%以上。该生产线在黑白钨精矿分解、离子交换新工艺、单晶、球形、超细仲钨酸铵生产及粒度控制、氨回收及脱氨转化、选择性沉淀法除钼、紫钨等超细氧化钨生产，废气废水进行了处理。基本做到生态低碳冶炼。

4)深加工

制粉厂。制粉是公司产业链的下游，拥有年产9000t钨粉及碳化钨粉的生产能力。该生产线配备了自控温十四管、十五管还原炉、高温钼丝碳化炉以及2600m3/h氢回收系统等具有国际先进水平的装备，采用氢还原、碳化工艺，能生产0.03～45μm各种粒度的钨粉和碳化钨粉，在高纯钨粉、超细、纳米级钨粉、碳化钨粉以及超粗钨粉、碳化钨粉的制备能力，能生产粒度低于30μm的钨粉、碳化钨粉。

硬质合金厂。硬质合金生产是公司产业链下游精深加工环节，是钨加工企业竞争的核心环节，拥有1500t硬质合金和200t钨材的生产能力。该生产线采用具有国际先进水平的石腊或PEG工艺，配备喷雾干燥、精密成型及真空烧结、加压烧结、热处理以及高精度模具制造设备和先进的在线物理检测系统，能生产超细、纳米晶粒硬质合金、超细、纳米晶粒喷涂复合粉、硬质合金数控刀片、刀具、超细晶粒内螺旋孔挤压棒材以及热喷涂多个新牌号硬质合金。

3.2 章源钨业股份有限公司产业链生态化低碳情况分析

通过考察，该公司在企业组成方面，钨的采选冶为核心的生产单位已形成，而围绕核心生产单位的“分解者”和共生企业尚未构建起；在系统集成方面，轻采矿、重精选和冶炼思想严重，产业链系统物质集成、能量集成、水集成、技术集成和信息集成有待改进；在非物质化设计，应对公司整个产业链的物质、能量和信息链接进行的最优化设计，并进行改造；在钨产业链延长方面，钨产业链应向金属制品和化学品两大方向延伸。一个方向是研发综合性能优良、价格低廉的钨合金新材料和特种规格钨材，如特宽特长的板材，特薄特窄的箔材，特粗的棒材和各种特殊规格的管材和丝材等。另一个方向是向化学领域延伸,开发催化剂、润滑剂、缓蚀剂、颜料、无机非金属新型功能材料。另外，公司应加强废钨产品和尾矿的回收利用和技术开发。

4 钨产业链生态化低碳发展模式的实现途径

钨产业链生态化低碳发展模式是通过仿照自然生态系统构造钨产业生态系统，将物质、能量、水、技术和信息进行系统集成设计，以达到减少废渣、废液、废气和温室气体等物质的排放和钨资源的循环利用，促使钨产业和环境协调发展。其实现途径主要有：

1)按钨产业链生态化低碳发展模型进行设计。首先考虑产业链构成，考虑钨产业链上各个企业之间物质循环，一个企业的废弃物变为另一个企业的资源来源，使钨产业链做到尽量少的废弃排放；其次考虑产业链集成设计，将物质、能量、水、技术和信息进行系统集成考虑；最后考虑产业链低碳设计，使产业链最节能。三个方面综合考虑就是钨产业链生态化低碳发展模型进行设计。

2)加强钨产业链的物质和能量耗消管理。努力在钨的采矿、选矿、冶炼、深加工过程中，乃至在钨产品的回收及最终处置的过程中减少物质和能量的消耗，使钨产业链做到低碳排放。

3)强化外部效应内在化。社会的发展和气候的变化要求企业生态化低碳发展，政府制定的法律法规和各种管控手段，使企业自觉地将社会成本纳入自身的各项决策过程和运行过程中，促使钨产业链的生产活动向生态化低碳方向转变。

4)依靠科技创新动态地实现目标。因为科技创新是动态的，在钨产业链各环节生产技术和工艺方面，只能依靠当前的科学技术，开发的资源节约型和环境友好型的生产工艺和技术，当科学技术有取得阶段成果时，再加以应用，不提高物质和能量的使用效率，不断降低物质和能量的消耗，减少污染排放，实现钨业生态化低碳发展。

[1] 郭学益,田庆华.有色金属资源循环理论与方法[M].长沙:中南大学出版社,2008.

[2] Van Beers, D., Corder, G., Bossilkov, A. and van Berkel, R. Industrial symbiosis in the Australian minerals industry-The cases of Kwinana and Gladstone[J]. Journal of Industrial Ecology，2007,11(1), 55-72.

[3] Yuan, Z. and Shi, L.. Improving enterprise competitive advantage with industrial symbiosis: case study of a smeltery in China[J]. Journal of Cleaner Production， 2009,17(14), 1295-1302.